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等离子清洗器大气压脉冲直流放电等离子体

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发布时间：

2020-10-07

等离子清洗器大气压脉冲直流放电等离子体：

大气压等离子体是指在常压附近产生的放电等离子体，其无需采用昂贵且繁琐的真空系统，工艺流程设计更加灵活，在能源气体转化、材料制备和表面改性、环保等方面展现了广阔的应用前景。此外，等离子清洗器大气压等离子体可在周围大气中直接放电，使得实现等离子体医学成为可能。

常见的大气压等离子体产生方式包括直流放电、介质阻挡放电、射频放电、微波放电和脉冲放电等。通过不同的电极设计和模式选择，可以实现各种形式的大气压等离子体，下面介绍下等离子清洗器大气压脉冲直流放电等离子体。

大气压脉冲直流放电等离子体的脉冲电压参数对放电效果具有重要的影响。这些参数包括脉冲电压的上升沿、下降沿和脉冲重复频率等。脉冲直流驱动与传统的交流驱动相比，具有电子密度更高、等离子体的平均电子能量增大及更高的能量效率等优点。

大气压脉冲直流电源采用储能电容，通过旋转火花间隙RSG向负载泄放方式产生脉冲高压，具有上升沿陡峭、脉宽窄的特点，可使能量有效地注入反应器，而且电源自身能耗较小。大气压脉冲直流电源的工作原理如图1-4所示：

等离子清洗器大气压脉冲直流电源

图1-4等离子清洗器大气压脉冲直流电源的工作原理示意图

电压由自耦调压器输出，经高压变压器升压、全波整流后，给储能电容C1充电。当旋转火花间隙RSG1导通时，C1通过限流电阻R向脉冲形成电容C2充电。在旋转火花间隙RSG2导通的瞬间，C2上的能量经RSG2向反应器泄放，反应器因而获得高压脉冲。由于RSG1和RSG2两火花间隙成直鱼窃置在同一旋转轴上，不能同时导通。这样就保证了C1给C2充电和C2向反应器放电是两个独立的过程。

调节自耦调压器的输出，可改变C2上的电压值，从而改变脉冲电压的峰值。脉宽主要由C2的容量决定。脉冲重复频率由RSG旋转轴的转速决定，后者可通过调速直流电机进行调节。电机调速部分与脉冲高压部分通过1：1隔离变压器进行电气隔离。脉冲电压正、负极性的转换可通过给C充电的两条导线互换得到。电源的低压控制部分220V)包括电压调节和电机调速。等离子清洗器脉冲电源的高压部分和脉冲形成部分应放在屏蔽网中，以防止电磁辐射干扰仪器设备和危害人体。如果采用尖部放电的方式，依据放电形式，大气压脉冲直流放电可发生电晕放电和火花放电间等。

当尖部带电体的电压达到一定值时，周围的气体介质发生局部电离和激发形成放电通道，放电过程伴有微弱的辉光和声响，电极并不出现击穿或导通时，发生电晕放电。当等离子清洗器电极之间出现击穿或导通时，就会发生火花放电，伴随强烈的亮光和声响。王康军研究了大气压下脉冲火花放电和脉冲电晕放电对甲烷转化反应的影响。结果表明在火花放电中甲烷转化率和C2烃(主要包括乙烷、乙烯和乙炔)选择性均优于电晕放电，且在火花放电中主要的C2烃产物是乙炔，在电晕放电中主要的C2烃产物是乙烷。

等离子清洗器